中国高效天然气藏形成的基础理论研究进展与意义

介绍了国家重点基础项目(2001CB209100)关于高效天然气藏形成的研究进展,提出气源灶有效性、成藏过程有效性以及要素组合有效性是高效气藏形成的核心研究内容。在两年多研究中,提出了“有机质接力成气演化模式”、“高效气源灶概念与评价方法”、“高效成藏过程的评价指标”、“叠合盆地深层优质储层形成的机理与模式”以及“高效气藏形成的三大要素组合”等认识上的进展。这些进展,不仅丰富和完善了中国天然气地质理论,而且对指导高效气藏的勘探、拓展天然气勘探领域都有十分重要的意义。     

库车坳陷中生界气源灶生气强度演化特征

库车坳陷的烃源岩主要发育在中上三叠统和中下侏罗统,根据烃源岩厚度和有机相特征、埋藏热历史,采用BasinMod-1D软件,系统分析了库车坳陷上三叠统和中下侏罗统气源灶的生气强度及其在地质历史中的演化。中上三叠统气源灶以克拉苏构造带为生气中心,向四周生气强度逐渐变小;中下侏罗统气源灶则以拜城凹陷和依奇克里克构造带为中心,向南北两端生气强度逐渐变小。无论是上三叠统还是中下侏罗统气源灶,现今累计生气强度在坳陷主体均在20×108m3/km2以上,生气中心则在(60～100)×108m3/km2。上三叠统气源灶的大量生气始于12Ma,中下侏罗统气源灶大量生气则始于5Ma,库车坳陷气源灶演化的特色表现在5Ma以来气源灶极高的生气速率。中上三叠统源岩生气强度类似于中下侏罗统,说明中上三叠统源岩对天然气成藏的贡献不亚于中下侏罗统源岩,库车坳陷气源灶存在充足的气源且近5Ma快速生气,这是库车坳陷形成高效天然气藏的重要原因,库车坳陷目前发现的大中型气田(藏)均分布在生气中心及其周缘。     

深层海相天然气成因与塔里木盆地古生界油裂解气资源

我国海相地层时代老,演化程度偏高,高过成熟干酪根热降解生气潜力有限。针对深层海相天然气成因,提出了有机质接力成气机理,具体包含3方面涵义,生气母质的转换、生气时机的接替和气源灶的变迁。源内分散液态烃型气源灶继承了原生气源灶的特征,而源外分散和聚集型液态烃气源灶与原生气源灶相比,则发生了空间上的迁移。上述三部分液态烃在高—过成熟阶段均可裂解成气,但后者通常埋藏较前者浅,裂解成气的时机晚于前者,有利于晚期成藏。通过不同有机质丰度、不同岩性烃源岩生排烃模拟实验研究,建立了不同有机质丰度烃源岩的排油率图版,为源内、源外分散液态烃分配比例和数量研究提供了依据;从3个方面,生烃潜力评价指标S1、热成因沥青和储层的荧光特征,论证了塔里木盆地古生界地层中分散可溶有机质的数量、分布、裂解程度,肯定了塔里木盆地古生界海相烃源岩有机质接力成气的现实性;并用正演研究思路计算了塔里木盆地中下寒武统分散可溶有机质裂解成气数量。有机质接力成气机理的应用大大提高了塔里木盆地台盆区古生界找气的潜力和希望。     

不同赋存状态油裂解条件及油裂解型气源灶的正演和反演研究

油裂解型气源灶是一种特殊的气源灶,是优质生烃母质在成气过程中派生出的。烃源岩生成的油主要有3种赋存形式:源内分散状液态烃、源外分散状液态烃和源外富集型液态烃。3种赋存状态液态烃的数量及分配比例受内因和外因多种因素控制,就排油率而言,有机碳含量分别为0.67%、0.62%和10.6%的泥岩、灰岩和油页岩,最大排油率分别为45%、55%和80%。原油与不同介质配样的生气动力学实验表明,不同介质条件下甲烷的生成活化能分布有差异,碳酸盐岩对油裂解条件影响最大,可大大降低其活化能,导致原油裂解热学条件降低,体现为油裂解温度的降低;泥岩次之,砂岩影响最小。碳酸盐岩、泥岩和砂岩对油的催化裂解作用依次减弱,不同介质条件下主生气期对应的Ro值:纯原油1.5%～3.8%;碳酸盐岩中的分散原油1.2%～3.2%;泥岩中的分散原油1.3%～3.4%;砂岩中的分散原油1.4%～3.6%。油裂解型气源灶是一种中间体,可以直观看到的是原生气源灶和由此形成的气藏,而对油裂解型气源灶的赋存形式、分布范围、成气数量和储量规模等问题,只能通过正演和反演的研究去确定且相互映证。正演研究以塔里木盆地中下寒武统为例,原始生油量2232.24×108t,剩余油量806.21×108t,油裂解气量106.95×1012m3。反演研究以川东北飞仙关组白云岩中油裂解气为例,圈定的古油藏面积约735km2,古油藏原油数量45×108t,油裂解气量及油裂解气资源量分别为2.72×1012m3和1.36×1012m3。     

不同赋存态油裂解条件及油裂解型气源灶的正演和反演研究

油裂解型气源灶是一种特殊的气源灶,是优质生烃母质在成气过程中派生出的.烃源岩生成的油主要有3种赋存形式源内分散状液态烃、源外分散状液态烃和源外富集型液态烃.3种赋存状态液态烃的数量及分配比例受内因和外因多种因素控制,就排油率而言,有机碳含量分别为0.67%、0.62%和10.6%的泥岩、灰岩和油页岩,最大排油率分别为45%、55%和80%.原油与不同介质配样的生气动力学实验表明,不同介质条件下甲烷的生成活化能分布有差异,碳酸盐岩对油裂解条件影响最大,可大大降低其活化能,导致原油裂解热学条件降低,体现为油裂解温度的降低;泥岩次之,砂岩影响最小.碳酸盐岩、泥岩和砂岩对油的催化裂解作用依次减弱,不同介质条件下主生气期对应的Ro值纯原油1.5%～3.8%;碳酸盐岩中的分散原油1.2%～3.2%;泥岩中的分散原油1.3%～3.4%;砂岩中的分散原油1.4%～3.6%.油裂解型气源灶是一种中间体,可以直观看到的是原生气源灶和由此形成的气藏,而对油裂解型气源灶的赋存形式、分布范围、成气数量和储量规模等问题,只能通过正演和反演的研究去确定且相互映证.正演研究以塔里木盆地中下寒武统为例,原始生油量2 232.24×108t,剩余油量806.21×108t,油裂解气量106.95×1012m3.反演研究以川东北飞仙关组白云岩中油裂解气为例,圈定的古油藏面积约735 km2,古油藏原油数量45×108t,油裂解气量及油裂解气资源量分别为2.72×1012 m3和1.36×1012 m3.     

不同地质条件下各种类型气源岩气态烃产率的求取

气源岩的气态烃产率是评价气源岩生气潜力的重要指标，也是盆地资源评价中的重要参数。但在不同的地质条件下，同一种气源岩气态烃产率不同。需要有一种新方法求取气源岩的产气率。采用实验与数值模拟相结合的新方法，求取了不同类型气源岩在不同地质条件下的气态烃产率，为我国天然气资源评价提供了重要的地质参数。     

川中地区上三叠统须家河组气源分析

通过对川中与川西北主要气田的天然气组分、天然气运移指标等资料的详细分析,发现川中地区须家河组天然气主要来自内部的次级生烃洼陷,其中须家河组二、四、六段气源分别为一、三、五段烃源岩,且不同含气层段之间很少有气源窜通的现象。最后指出即使生气强度小于20×108m3/km2,但只要紧邻生气洼陷,储层物性就相对较好,又有良好的构造背景,也能形成大中型气田。     

不同地质条件下各种类型气源岩气态烃产率的求取

气源岩的气态烃产率是评价气源岩生气潜力的重要指标,也是盆地资源评价中的重要参数. 但在不同的地质条件下,同一种气源岩气态烃产率不同.需要有一种新方法求取气源岩的产气率.采用实验与数值模拟相结合的新方法,求取了不同类型气源岩在不同地质条件下的气态烃产率,为我国天然气资源评价提供了重要的地质参数.     

四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理

最近10年,四川盆地东北地区发现了一批飞仙关组鲡滩高效气藏。本文通过对大量实验测试数据的分析整理以及成藏过程的模拟研究,提出了高效气藏形成机理。指出古油藏及分散液态烃在燕山中期快速升温条件下,形成高效气源灶,为高效气藏的形成提供了丰富的气源;优质鲡粒白云岩储集层经历6个阶段的演化历史,受控于沉积相带、烃类充注、深埋藏条件下强烈溶蚀以及多期断层活动;二叠系烃源岩与飞仙关组储集层存在强大的剩余压力差,为油气沿断层发生优势输导提供强大动力;燕山晚期-喜马拉雅期的构造作用,使得气藏发生调整与改造。     

基于模糊层次分析方法的泥质有效低熟气源岩评价

在特定地质背景下,低熟气可以聚集成藏。由于沉积盆地的古环境、母质类型及有机质演化程度的不同,仅以低熟气源岩物理化学性质为侧重点的烃源岩评价方法很难对不同沉积盆地中的烃源岩的生烃潜力进行相对优劣排序。因此,为了快速有效评价低熟气源岩的生烃潜力,分析了w(TOC)、I_H、w("A")等10个因素对气源岩生气能力的影响,建立有效低熟气源岩评价指标体系。并运用层次分析法和模糊数学,建立低熟气源岩生烃潜力评价模型。应用此模型对乌连戈伊气田进行了生烃潜力评价,评价结果表明:Achimov气藏、Bazhenov气藏、Vasyugan气藏、Pokur气藏烃源岩是低熟气源岩;Neocomian气藏和Tyumen气藏烃源岩介于低熟气源岩和常规气源岩之间;Tampey气藏烃源岩属于常规气源岩。这与Galimov所得结论是完全吻合的,说明模型的评价结果是可靠的,可以实现低熟气源岩的综合评价,值得推广应用。     

莺歌海盆地东方1-1气田天然气来源与运聚模式

莺歌海盆地东方 1-1气田以其埋藏浅、天然气成份变化大、气藏位于底辟构造带等特征一直是研究的热点。长期以来对其气源、充注历史等问题存在不少疑问。该研究应用生烃动力学与碳同位素动力学方法通过对典型烃源岩的研究,建立起了烃源岩在地质条件下的生气模式与碳同位素分馏模式。结合天然气地质地球化学特征,研究认为:东方 1-1气田烃类气体主要来源于梅山组烃源岩,非烃气体来源于三亚组或更深部含钙地层;天然气藏形成相当晚,与底辟作用有关,烃类气体主要充注时间在 1.3Ma以后,CO₂气体主要充注时间在 0.1Ma左右;天然气成份的非均一性主要受控于底辟断裂活动所控制的幕式充注。     

Gas systems in the Kuche Depression of the Tarim Basin: Source rock distributions, generation kinetics and gas accumulation history

Six petroleum source beds have been developed in the Kuche Depression (also known as “Kuqa Depression”) of the Tarim Basin, including three lacustrine source rocks (Middle and Upper Triassic Kelamayi and Huangshanjie formations, and Middle Jurassic Qiakemake Formation) and three coal measures (Upper Triassic Taliqike Formation, Lower Jurassic Yangxia Formation, and Middle Jurassic Kezilenuer Formation). While type I–II organic matter occurs in the Middle Jurassic Qiakemake Formation (J₂q), other source beds contain dominantly type III organic matter. Gas generation rates and stable carbon isotopic kinetics of methane generation from representative source rocks collected in the Kuche Depression were measured and calculated using an on-line dry and open pyrolysis system. Combined with hydrocarbon generation history modelling, the formation and evolution processes of the Jurassic–Triassic highly efficient gas kitchens were established. High sedimentation rate in the Neogene and the fast deposition of the Kuche Formation within the Pliocene (5 Ma) in particular have led to the rapid increase in Mesozoic source rock maturity, resulting in significant dry gas generation. The extremely high gas generation rates from source kitchens have apparently expedited the formation of highly efficient gas accumulations in the Kuche Depression. Because different Mesozoic source rocks occur in different structural belts, the presence of both lacustrine and coaly gas kitchens during the Cenozoic time can be identified in the Kuche Depression. As shown by the chemical and stable carbon isotope compositions of the discovered gases, the formation of the giant gas pools in the Kela 2, Dina 2, Yaha and Wucan 1 have involved very different geological processes due to the difference in their gas source kitchens.     

我国不同类型盆地高效大中型气田形成的主控因素

利用天然气地质储量、含气面积和成藏时期, 定义和求取了气藏天然气聚集效率.通过我国60余个大中型气田天然气聚集效率的计算, 将其分为高效、中效和低效3种类型.通过天然气聚集效率与各种成藏条件叠合研究得到, 我国不同类型盆地高效大中型气田形成主要受源岩供气能力、输导层输导能力和天然气封盖保存能力的控制.要形成高效大中型气田, 源岩生气强度前陆盆地一般应大于80×108 m3/km2·Ma, 克拉通盆地一般应大于26×108 m3/km2·Ma, 裂谷盆地应大于60×108 m3/km2·Ma.输导层输导天然气能力前陆盆地和裂谷盆地应大于5×10-14 m/Pa·s, 克拉通盆地一般应大于6×10-12m/Pa·s.盖层封盖能力CSI前陆盆地一般应大于1×1010 m/s, 克拉通盆地一般应大于5×109 m/s, 裂谷盆地一般应大于3×1010 m/s.天然气成藏期前陆盆地一般应晚于古近纪中期, 而克拉通和裂谷盆地均应晚于古近纪早期.      

徐家围子断陷安达凹陷火石岭组天然气成藏条件分析

DS28井的勘探研究表明徐家围子断陷火石岭组具有良好的勘探前景.笔者通过对岩芯地化测试、铸体薄片、孔隙度测试等资料的分析,探究安达凹陷火石岭组天然气的气源条件、储层特征、盖层条件和成藏模式,以期深入认识松辽盆地北部火石岭组天然气富集规律,指出有利勘探区带和勘探方向.研究表明,安达凹陷火石岭组具备天然气藏形成的基本地质条...     

准噶尔盆地陆东-五彩湾石炭系烃源岩特征及生烃动力学研究

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系具有良好的勘探前景,该地区石炭系烃源岩有机质丰度较高,成熟度范围宽,主要处于成熟-高成熟演化阶段,主要由Ⅲ型有机质组成。在对烃源岩样品进行常规评价的基础上,用开放体系进行了热解实验和动力学模拟,对陆东-五彩湾地区的生烃特征进行了研究,尝试了高成熟烃源岩生烃过程研究及Ⅲ型干酪根液态烃排烃时间的估计,并对石炭系地层产烃率进行了计算。结果显示,陆东-五彩湾地区石炭系最早在二叠纪（距今264 Ma左右）开始生烃,后期由于地层抬升,在古近纪早期（距今61 Ma左右）结束生烃。下石炭统产烃率大,液态烃排出时间估计在距今232~196 Ma之间;上石炭统产烃率较小,液态烃排出时间估计在距今196~178 Ma 之间,但天然气生成相对较晚,有利于天然气的保存。天然气可能主要来源于上石炭统烃源岩。     

应用生烃动力学方法研究库车坳陷烃源岩生烃史

根据烃源岩生烃动力学参数,结合沉积埋藏史和古热史资料,本文应用生烃动力学方法研究了塔里木盆地库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生烃史。研究表明,无论是煤,还是泥岩,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气时间发生得晚,主生气期出现在10 Ma以来的喜山期晚期,生气高峰期出现在5 Ma之后。中上三叠世烃源岩生气时间和主生气期均早于中下侏罗世烃源岩。烃源岩这种晚期生气特征,为库车坳陷天然气的晚期聚集成藏提供了非常有利的烃源条件。      

柴达木盆地西部第三系盐湖相有效生油岩的识别

柴达木盆地西部第三系发现了储量可观的油气资源,但是总体上讲这里的生油层钙质含量高、有机质丰度低;如何识别有效生油岩,正确评价油气资源潜量,成为这里油气勘探和地球化学的首要问题。通过上、下干柴沟组生油岩的沉积特征和地球化学分析,可发现盐湖相存在许多有机质丰度较高的生油岩;利用热解和模拟实验等方法确定出有效生油岩的有机碳含量下限为 0.4%。这样既为该区生油岩提供了评价标准,又找到大量有效生油岩,解决了研究区油气资源预测的基本问题.     

海相油气成藏定年技术及其对元坝气田长兴组天然气成藏年代的反演

我国海相叠合盆地的油气特征及成藏过程表现出很强的复杂性,确定油气成藏年代极其困难,建立有效的成藏定年技术显得尤为迫切.为此基于稀有气体He年代积累效应和油气藏保存机制,建立了油气藏4He成藏定年地质模型及年龄估算公式,明确其为油气成藏定型时间;基于天然气40Ar/36Ar比值与源岩钾丰度及地质时代的关系,建立了追溯油气源岩时代的Ar同位素估算模型.磷灰石、锆石（U-Th）/He定年体系的封闭温度与含油气盆地生油气窗的温度范围较为一致,磷灰石、锆石（U-Th）/He年龄可以揭示含油气盆地抬升剥蚀时间、由构造抬升导致的油气藏调整时间,建立了固体沥青、原油中沥青质提取、溶样、Re-Os纯化富集及分离等Re-Os同位素测年前处理技术,可以直接确定固体沥青、原油等的形成时间.按照含油气系统成藏地质要素形成时间或发生时间先后顺序,提出了从确定源岩形成-油气生成-运移充注-调整改造-成藏定型等成藏过程的定年技术序列.开展四川盆地元坝气田源岩时代、生排烃、运移充注、调整改造及成藏定型等关键过程的时间节点综合研究,明确了元坝气田的主力气源为上二叠统龙潭组烃源岩,两期原油充注时间分别为220~175 Ma、168~140 Ma;油裂解气发生在140~118 Ma,元坝地区约97 Ma以来发生构造抬升,尤其15 Ma以来气-水界面发生调整,约在12~8 Ma气藏最终定型并形成现今的气藏格局.      

准噶尔盆地深层油气成藏条件与勘探潜力分析

近年我国在深层、超深层领域获得一系列重大突破,深层油气勘探的重要性日益突出。而准噶尔盆地深层的勘探尚处于初期阶段,有必要对准噶尔盆地深层油气形成条件开展系统研究梳理。在前人研究认识的基础上,结合新钻井资料对深层源岩成烃、成储及成藏的关键地质条件进行系统分析。研究表明：(1)深部存在多套烃源岩并且达到成熟高成熟阶段,受到多期构造运动、异常高压等外部环境的影响,深部源岩的生烃过程复杂,但整体生烃潜力大,能够提供充足的油气;(2)在深埋条件下,深部致密的储层受到多期构造活动叠加造缝、风化淋滤、烃类生成造成的有机酸溶蚀及早期充注、异常高压4个方面改善作用的影响,依然存在优质储集层;(3)油气的成藏受控于深部源岩的成烃及成储过程,表现为多期油气充注的特点,油气的富集类型受控于源岩母质的供烃类型,不同深层领域的油气成藏有其差异性;(4)盆地富烃凹陷内及斜坡区的深大构造与地层岩性目标,以及盆地深部含致密油、致密气资源的二叠系与盆地腹部含致密砂岩气的侏罗系煤系均具有利的成藏条件,是盆地深层油气勘探的有利领域。